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一种掺稀土有机配合物阻燃抗滴落转光膜及其制备方法

2021-04-07 09:40:16

一种掺稀土有机配合物阻燃抗滴落转光膜及其制备方法

  技术领域

  本发明属于阻燃高分子材料领域,具体涉及一种掺稀土有机配合物阻燃抗滴落EVA转光膜及其制备方法。

  背景技术

  乙烯-醋酸乙烯酯共聚物即EVA(ethylene-vinyl acetate copolymer)分子式是(C2H4)n.(C4H6O2)m具有透光率高,熔融温度低,熔体流动性好等优点,常被用作转光膜的基材。但是,EVA本身极易燃烧,其极限氧指数只有18%左右,并且由于EVA结构是线性的,含有大量脂肪族结构,导致EVA在高温时熔融黏度低,成炭能力弱,熔点大都在90℃以下,分解温度却在230℃以上,因此极易燃烧并且产生严重的滴落,引起二次燃烧会产生较大的环境污染和财产损失。

  EVA在燃烧过程中,因为不能完全燃烧而出现氧化后加热熔融滴落的现象,大大提高了阻燃剂的使用量,而过多的阻燃剂的使用会降低材料的综合性能。如何解决EVA燃烧时熔融滴落的问题,减少阻燃剂的使用量,一直是广大科研和实践工作者关心的问题。

  比较常见的抗滴落方法是添加聚四氟乙烯(PTFE),其易纤维化从而起到抗滴落的作用。靳昕怡等(纺织学报,2018,v.39;No.389(08):20-26.)针对磷系阻燃聚酯存在耐熔滴差的问题,采用自制膨胀型阻燃剂 (IFR)与聚四氟乙烯以不同的质量比配制成复合抑熔滴剂,将其与含磷阻燃聚酯(FRPET)切片通过熔融共混的方法制备阻燃抑熔滴聚酯共混物,1min内的熔滴数从46滴减少到21滴,700℃时的残炭量相对增加了68.8%。

  还有常见的抗滴落剂如蒙脱土、石墨烯等,王虎等(阻燃抗滴落PET低熔点聚酯研究[C]//中国阻燃学术年会.2012.)使用含磷阻燃剂FR100和协效剂三氧化二锑解决PET聚酯的阻燃问题,但是由于熔融滴落严重,引燃脱脂棉使得阻燃等级降低,于是引入了有机化处理后的蒙脱土,阻燃等级从V-2升至V-0,无熔融滴落现象。魏科峰等(CN107245228A,2017-10-13.)用硅烷偶联剂改性石墨烯,然后将其共聚到PET 中,再与聚乙烯基硅氧烷和聚四氟乙烯熔融共混,即得到抗熔滴PET材料,极限氧指数达到33%以上,垂直燃烧等级达到V-0,几乎不存在熔滴现象。

  还有学者添加其他的抗滴落剂,马萌等(合成纤维工业,2016,39(3):21-25.)采用硼酸锌作为抗滴落剂,和磷系阻燃剂CEPTA复合阻燃PET时,材料燃烧残碳表面更加致密,热解残碳率最高为14.4%,抗滴落效果明显改善,可能与锌元素促进炭化降解和产生的三氧化二硼表面覆盖有关。

  王玉忠等(CN108359084A,2018-08-03.)将含有苯酰亚胺结构的单体共聚到聚酯中,制备了一种基于苯酰亚胺结构的高温自交联共聚酯,在高温或者燃烧时会发生重排反应,从而发生交联抑制熔融滴落,引入1~30mol%的交联单体即可通过垂直燃烧V-0等级测试。

  本发明从以往的文献中优选阻燃剂、抗滴落剂和交联剂,在保证EVA转光膜透光率的前提下,制备阻燃抗滴落EVA转光膜。

  发明内容

  本发明的目的在于提供一种环境友好、抗滴落、阻燃效果好、高透光率EVA转光膜的制备方法。

  用炼塑机将上述提到的EVA、转光剂、阻燃剂、抗滴落剂和交联剂按比例双辊开炼混合,将混合好的料用平板硫化机模压成型,裁切得到所需规格的样条。

  本发明所采用的技术方案具体步骤如下。

  1)EVA、磷系阻燃剂、转光剂、抗滴落剂和交联剂按比例采用炼塑机双辊开炼混合,混合温度为冷辊室温,混合时间为3~5min,挤出造粒后,冷却切粒、烘干。将混合好的料在平板硫化仪上模压成型,得到测试所需规格的样条。

  在上述制备工艺中,所述EVA的是VA含量为1~15wt%的乙烯-醋酸乙烯酯的共聚物。

  在上述制备工艺中,所述磷系阻燃剂为磷酸三甲苯酯(TCP)、磷酸甲苯二苯酯(CDP)、异丙基化磷酸三苯酯(IPPP)、双酚A双(二苯基磷酸酯)(BDP)和磷酸三苯酯(TPP)等中的一种:

  

  在上述制备工艺中,所述转光剂为一系列稀土有机配合物Eu(TTA)3dpbt、Eu(SA)3phen、Eu(DBM)3phen 中的一种。

  在上述制备工艺中,所述抗滴落剂为聚四氟乙烯、硼酸锌中的一种。

  在上述制备工艺中,所述交联剂为过氧化二异丙苯(DCP),2,5-二甲基-2,5-双-(叔丁基过氧化)己烷(DTBP)中的一种。

  在上述制备工艺中,转光膜基材、阻燃剂、抗滴落剂、交联剂和转光剂的质量比=92~97∶1~5∶0~2∶0~5∶1~3。

  在上述制备工艺中,选用合适的模具,把混合材料样品倒入模具中,当平板硫化机温度上升到150~200 ℃时,将模具放入平板硫化机,8~20MPa下,热压400~600s,之后冷压300~500s,制成试样薄片。用标准尺寸裁刀在气动切片机上将薄片切成测试所需的样条,以待测试各项性能时使用。

  与现有技术相比,本发明的有益效果为:

  本发明通过添加交联剂和抗滴落剂,减少传统阻燃剂的用量,达到抗熔滴和阻燃的双重目的,并且保证薄膜的透光率达90%。本发明改善了EVA的阻燃性能,提供了一种环境友好、阻燃效果好、高透光率 EVA转光膜的制备方法。

  附图说明

  图1各实施例转光薄膜的极限氧指数和透光率

  具体实施方式

  下面结合实施例对本发明作详细说明。

  实施例一

  将EVA(9.2g)、磷系阻燃剂TCP(0.5g)和转光剂Eu(TTA)3dpbt(0.3g)采用炼塑机双辊开炼混合,混合温度为冷辊室温,混合时间为3min。按照相关标准选用合适的模具,把混合材料样品倒入模具中,当平板硫化机温度上升到150℃时,将模具放入平板硫化机,13MPa下,热压400s,之后冷压300s,制成试样薄片。用标准尺寸裁刀在气动切片机上将薄片切成测试所需的样条,以待测试各项性能时使用。

  实施例二

  将EVA(9.2g)、磷系阻燃剂CDP(0.2g)、抗滴落剂四氟乙烯(0.2g)、交联剂DCP(0.2g)和转光剂 Eu(TTA)3dpbt(0.2g)采用炼塑机双辊开炼混合,混合温度为冷辊室温,混合时间为3.5min。按照相关标准选用合适的模具,把混合材料样品倒入模具中,当平板硫化机温度上升到160℃时,将模具放入平板硫化机,15MPa下,热压450s,之后冷压350s,制成试样薄片。用标准尺寸裁刀在气动切片机上将薄片切成测试所需的样条,以待测试各项性能时使用。

  实施例三

  将EVA(9.4g)、磷系阻燃剂IPPP(0.3g)、抗滴落剂四氟乙烯(0.1g)、交联剂DTBP(0.1g)和转光剂Eu(SA)3phen(0.1g)采用炼塑机双辊开炼混合,混合温度为冷辊室温,混合时间为4min。按照相关标准选用合适的模具,把混合材料样品倒入模具中,当平板硫化机温度上升到170℃时,将模具放入平板硫化机,8MPa下,热压500s,之后冷压400s,制成试样薄片。用标准尺寸裁刀在气动切片机上将薄片切成测试所需的样条,以待测试各项性能时使用。

  实施例四

  将EVA(9.3g)、磷系阻燃剂BDP(0.2g)、抗滴落剂硼酸锌(0.1g)、交联剂DCP(0.2g)和转光剂 Eu(SA)3phen(0.2g)采用炼塑机双辊开炼混合,混合温度为冷辊室温,混合时间为4.5min。按照相关标准选用合适的模具,把混合材料样品倒入模具中,当平板硫化机温度上升到180℃时,将模具放入平板硫化机,13MPa下,热压550s,之后冷压450s,制成试样薄片。用标准尺寸裁刀在气动切片机上将薄片切成测试所需的样条,以待测试各项性能时使用。

  实施例五

  将EVA(9.7g)、磷系阻燃剂TPP(0.1g)、抗滴落剂硼酸锌(0.1g)和转光剂Eu(DBM)3phen(0.1g) 采用炼塑机双辊开炼混合,混合温度为冷辊室温,混合时间为5min。按照相关标准选用合适的模具,把混合材料样品倒入模具中,当平板硫化机温度上升到160℃时,将模具放入平板硫化机,20MPa下,热压600s,之后冷压500s,制成试样薄片。用标准尺寸裁刀在气动切片机上将薄片切成测试所需的样条,以待测试各项性能时使用。

  实施例六

  将EVA(9.4g)、磷系阻燃剂TCP(0.2g)、抗滴落剂四氟乙烯(0.1g)、交联剂DTBP(0.1g)和转光剂Eu(SA)3phen(0.2g)采用炼塑机双辊开炼混合,混合温度为冷辊室温,混合时间为4min。按照相关标准选用合适的模具,把混合材料样品倒入模具中,当平板硫化机温度上升到200℃时,将模具放入平板硫化机,12MPa下,热压400s,之后冷压300s,制成试样薄片。用标准尺寸裁刀在气动切片机上将薄片切成测试所需的样条,以待测试各项性能时使用。

  测试方法

  1.极限氧指数测试

  按照ASTM D2863-09标准,用南京上元分析仪器有限公司的HC-2CZ氧指数测定仪对样条进行测试,将固定规格的样条放置于夹具上在不同氧浓度的条件下点燃,测量支持样条燃烧的最低氧浓度,氧气和氮气混合气体的流速为10L/min。

  2.垂直燃烧试验

  采用南京市江宁区分析仪器厂CZF-6型水平垂直燃烧测定仪,通过UL-94垂直燃烧实验测试制备好的 EVA样条的阻燃性能,垂直燃烧测试(UL-94)是在垂直悬挂在棉絮上方(用于识别滴落物)的测试样本上进行的,根据美国国家标准UL-94-2006进行定义。

  3.透光率测试

  选用紫外-可见分光光度计UV3600,把空气作为背景,将EVA胶膜贴于通光口上,遮住光路,测试材料在200~700nm光区内的透光率。

  4.荧光性能测试

  测试仪器为紫外-荧光分光光度计Varian,把裁剪好的样片贴于样品台上,在300~500nm紫外光区测试激发光谱,寻找最大激发峰的波长λex,再在λex波长激发下测定发射光谱,找出最大发射峰位置λem。

  5.薄膜拉伸性能测定

  参照国际标准ISO1184-1983《塑料薄膜拉伸性能的测定》,薄膜厚度0.2mm。

  附表1 复合材料的性能测试数据

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